Dans des expériences sur des rats et des souris, deux scientifiques de Johns Hopkins - un ingénieur et un ophtalmologiste - rapportent l'utilisation réussie de nanoparticules pour fournir une thérapie génique pour la maladie oculaire cécitante. Une grande molécule de conception unique permet aux chercheurs de compacter de grands faisceaux d'ADN thérapeutique à introduire dans les cellules de l'œil.

La recherche, décrit le 3 juillet dans Avancées scientifiques , fournit des preuves de la valeur potentielle de la thérapie génique à base de nanoparticules pour traiter la dégénérescence maculaire liée à l'âge humide - une maladie oculaire caractérisée par une croissance anormale des vaisseaux sanguins qui endommage le tissu sensible à la lumière à l'arrière de l'œil - ainsi que plus rare, maladies cécitantes héréditaires de la rétine.

De nombreuses approches de thérapie génique dépendent de vecteurs viraux, qui utilisent la capacité naturelle d'un virus à transporter du matériel génétique dans les cellules. Cependant, les virus créent une réponse immunitaire, qui empêche le dosage répété, et le plus couramment utilisé pour la thérapie génique oculaire ne peut pas porter de grands gènes.

"Certaines des dégénérescences rétiniennes héréditaires les plus répandues sont dues à des mutations dans de grands gènes qui ne peuvent tout simplement pas s'intégrer dans le vecteur viral le plus couramment utilisé, " dit Peter Campochiaro, MARYLAND., le professeur Eccles d'ophtalmologie à la faculté de médecine de l'Université Johns Hopkins, et membre du Johns Hopkins Medicine Wilmer Eye Institute.

Pour surmonter de telles limitations, Campochiaro et Jordan Green, Doctorat., développé une nouvelle approche impliquant un polymère biodégradable qui entoure et compacte de longues étendues d'ADN, créant des nanoparticules qui peuvent entrer dans les cellules. Cette technologie permet aux chercheurs de convertir les cellules de l'œil en mini-usines pour une protéine thérapeutique.

Pour tester d'abord si les nanoparticules pourraient atteindre leurs cellules cibles, les chercheurs ont chargé les nanoparticules d'un gène pour une protéine fluorescente qui fait s'illuminer les cellules comme un bâton lumineux.

Cette molécule incandescente a permis aux chercheurs de déterminer l'emplacement, quantité et durée d'expression génique réalisables avec les nanoparticules.

Ils ont découvert que même huit mois après le traitement, la majorité des cellules sensibles à la lumière dans les yeux des rats brillaient, montrant que les nanoparticules ont effectivement déposé le gène fluorescent dans les cellules.

Prochain, les chercheurs ont mis en place une expérience similaire, cette fois en utilisant les nanoparticules pour transporter un gène biologiquement pertinent dans l'œil. Ils ont chargé les nanoparticules avec un gène du facteur de croissance endothélial vasculaire (VEGF), qui est responsable de la croissance de vaisseaux sanguins anormaux chez les personnes atteintes de dégénérescence maculaire humide.

Les chercheurs ont injecté dans les yeux de 30 rats les nanoparticules portant le gène VEGF et déterminé les effets dans celui de la rétine, deux et cinq mois après l'injection. Un mois après l'injection, chaque rat testé avait développé des vaisseaux sanguins anormaux sous et dans la rétine, comme ceux observés chez les patients atteints de dégénérescence maculaire humide. Les vaisseaux sanguins anormaux étaient plus étendus à deux et cinq mois après l'injection, et il y avait des cicatrices associées sous la rétine similaires à celles observées dans la dégénérescence maculaire humide chronique non traitée.

« Ces résultats montrent que les gènes délivrés par les nanoparticules sont restés actifs au sein des cellules pendant plusieurs mois, " dit Campochiaro.

Finalement, tester la capacité d'une nanoparticule à délivrer un gène thérapeutique de la maladie, les chercheurs ont utilisé des souris génétiquement modifiées pour développer une forme de dégénérescence maculaire humide similaire à celle des humains. Les chercheurs ont chargé des nanoparticules avec un gène qui produit une protéine qui neutralise le VEGF.

Actuellement, les médecins injectent de telles protéines qui bloquent les protéines VEGF dans les yeux des personnes atteintes de dégénérescence maculaire, un traitement qui aide à contrôler la prolifération des anomalies, vaisseaux sanguins qui fuient. Mais cette procédure doit être répétée fréquemment et est lourde pour les patients et leurs soignants.

Trois semaines après l'injection de nanoparticules contenant le gène de la protéine anti-VEGF, les souris avaient une réduction de 60 % des vaisseaux sanguins anormaux par rapport aux souris témoins. Le même effet a été observé 35 jours plus tard.

« Ces résultats sont extrêmement prometteurs, " dit Jordan Green, Doctorat., professeur de génie biomédical à la Johns Hopkins University School of Medicine. "Nous avons la capacité d'atteindre les cellules les plus touchées par les maladies oculaires dégénératives avec des traitements non viraux qui peuvent permettre à l'œil de créer ses propres thérapies durables."

Aux États-Unis, environ 1,6 million de personnes atteintes de dégénérescence maculaire reçoivent des médicaments injectés dans les yeux toutes les quatre à six semaines. Un traitement de thérapie génique pourrait fournir un moyen pour le tissu de l'œil d'empêcher une détérioration supplémentaire de la vision avec aussi peu que quelques traitements initiaux. Les maladies génétiques qui causent la cécité pourraient être traitées de la même manière, en introduisant des versions fonctionnelles de gènes que les mutations héritées ont désactivées.